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1、核子秤的零点和量程校验单位：*作者： *导读：随着国民经济的快速发展，我国工业自动化仪表行业在引进吸收国外先进技术的基础上相继推 出了多系列的非接触式核子秤用于动态颗粒物料计量。我公司先后安装使用了德国 BERTHOLDTechnologies（伯托）公司的线放射源钻-60核子秤（1台）用于计量玉米粉料，合肥海明公 司的点放射源铯-137 核子秤（5 台）用于计量玉米粒料。在长期使用过程中，我们发现核子秤存在一 些如：零点漂移、满量程校验不方便等问题。关键词：动态颗粒物料计量，非接触式，核子秤，满量程校验一、概述 在国民经济建设的许多部门，如冶金、矿山、煤炭、炼焦、水泥、食品、轻工和电力等行业
2、，都 广泛运用着各式各样的颗粒物料输送机，如绞龙、皮带、刮板等。大量难以计数的流动固体散料给计 量工作带来极大的不便，一定程度上影响了生产、配料及管理。因此，动态颗粒物料计量设备使用时 测量的准确度对于提高企业的管理水平和产品质量具有重要意义。非接触式核子秤的使用较好地解决了上述问题。但在实际使用中，由于核子秤Y射线传感器（亦称 电离筒）零点电位的漂移以及Y射线放射源衰减等原因，导致核子秤不能长期可靠地工作，需周期性 地对核子秤进行零点和量程校准，否则会产生系统偏差从而造成测量精确度没有保证。由于需要经常 进行零点和满量程的校正，这给计量工作带来繁重的负担，同时也影响产品的质量和产量。二、核子
3、秤的基础原理 核子秤的测量原理示意图。见图1。图1核子秤原理示意Y射线实质是一种高能光子，它穿过物料时被吸收的情况遵循比尔定律 比尔一朗伯定律数学表达式A=lg（l/T）=KbcA为吸光度；T为透射比：是透射光强度比上入射光强度；K.为摩尔吸收系数：它与吸收物质的性质及入射光的波长2有关；c为吸光物质的浓度；b为吸收层厚度。物理意义：当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度A与吸光物质的浓 度c及吸收层厚度b成正比.非接触式核子秤是利用被测物料对同位素辐射源发出的Y射线的吸收原理制造的一种新型计量仪 器。Y射线输出器输出扇形42，宽度7的高能光子射线。根据皮带宽度而确定的Y
4、射线输出器的 安装高度，以及Y射线传感器（亦称电离筒）长度规格。当射线通过皮带上的物料时，物料对Y射线 具有衰减作用。物料厚处透过的Y射线少，物料薄处透过的Y射线多。安装在皮带下的Y射线传感器 （亦称电离筒）根据所接收到的Y射线多少发出相应的电信号，并由具有高放大倍率和高稳定性的前 置放大器进行放大，放大后的传感器电压信号连同皮带的速度信号一起送入DCS系统进行处理计算， 得到输送物料的计量参数。非接触式核子秤工作的物理基础和数学模型表述如下：I=I0*e-udS（1）（ 1）式中：I0一一穿过物料前的射线强度I 穿过物料后的射线强度u 一一物料的质量吸收系数d 一一物料厚度5物料的比重Y射线
5、传感器和前置放大器把Y射线强度I成正比地转化成电压信号U，并经过适当的数学转换, 可以得到核子秤数据处理的基本公式：F=A*ln （U0/U） （2）（ 2）式中：U0 一一空带时前置放大器的输出电压U 一一载料时前置放大器的瞬时输出电压A 一一皮带的负载系数F 一一皮带的负载，单位为公斤/米Ln 一一取自然对数符号L=F*V（3）（ 3）式中：V 一一从测速器测出的带速（不用测速时可人工键入选定的恒定带速）L 一一皮带上物料的瞬时流量，单位：吨/小时W=L* dt（4）（ 4）式中：t 一一记录物料输送量的时间间隔W 一一t时间间隔内累计物料输送量2）、（3）、（4）三式是非接触式核子秤数据
6、处理的基础公式。Nunsg也natloii自円1prfWCQ-1 1S1.FasKirtksn 1mi9B-I 1-24 IE：阳35-12-051 1斗:5口adJurtniQFitig 口:lnl 民I.弓IAl USHim口 r：n-l 101.UAddr.目:IE : 口kduuramont:mlEcrii nd iH.s-sja*prWQ-l ID II 5 qcntprWIC-l 1目 125 pUmarnffrantonbHHhpins:廿THkffsplwHxp2gsp Bm Imlm Ima.talmlrta.Hlxpffllmasta.H rna.rm htar mrEhF
7、TKi taL bnmob.fmmalb.世ata1tinata.1rm hh&rm hmil uttrl1rm IIwd 1ahwildQ1cmsl s 目mni If - 1co hmac Bla.nc 1A0U4Himr:WY-lllCOAddr.1：5:BII,5nt 口 11 IrbFi94d torkSato nd ill目-ICO H图2核子秤PCS组态三、核子秤系统的零点及满量程常规校验流程:核子秤零点校验：首先确定绞龙空载23分钟，然后进行零点校验34次，记录每次的U0值 一一空带时前置放大器的输出电压，取n次U0的平均值输入核子秤的参数U0 =*。核子秤量程校验:校验前，必
8、须从生产线上取下67 吨物料，装包称重后分成3 份，计算每一份 累积重量，然后再由工人在45 分钟内用人工方式将其中任一份逐一均匀投入生产线，经核子秤计量 后，根据核子秤测量的累积值和先前计算的该份累积值，修改核子秤的参数: u 一一物料的质量吸收 系数。如此反复校验 23次，直到核子秤测量的累积值和称量的累积值误差在允许范围内。缺点:工作量大，误差大，效率低，校验时间长:图 3 量程校验改进示意图： 校验步骤： 取 1000mm 长度直径为 110mmPVC 管一根，测量并记录其重量 34 次，取平均值记 为：M1。 将空PVC管悬空放置在核源和Y射线传感器中间，运行3分钟测量并记录核子秤的
9、累积值 Q和DCS模拟量输入端口： m的电压值U。如此反复34次，分别取平均值记为：Q1 和 U1； 零点校验：根据U1修改DCS的In1端口值 取颗粒均匀的待测物料注入1000mm长度直径为110mmPVC管内，测量其重量34 次，取平均值记为： M2； 将充满物料的PVC管悬空放置在核源和Y射线传感器中间的同一位置，运行测量3分钟并 记录核子秤在DCS的累积值。如此反复34次，取平均值记为：Q2 根据：L=FV（3）（3）式中：V 从测速器测出的带速L 皮带上物料的瞬时流量，单位：吨/小时W=L【dt（4） （4）式中：t 记录物料输送量的时间间隔W 一一t时间间隔内累计物料输送量计算理论累积流量Q3= （M2-M1）X（V）X（3三60） 量程校验比较Q3与Q2,修改DCS组态In2 一一DCS量程修正系数并重新测量核子秤的累积值 Q2,如此反复直到Q3与Q2的误差在允许范围内。改进型量程校验的优点：工作量小，效率高，误差小。校验时间短 注意事项：校验时：校验用颗粒物应均匀；PVC 管放置位置应适中：保证通过它的射线全部被电离筒吸收；保证不影响生产时的测量校验后：核子秤投用时需将空的PVC管悬空放置在核源和Y射线传感器中间的同一位置
